Dois mols de um gás diatônico inicialmente a 300 K realiza o seguinte ciclo: o gás é (1) aquecido a volume constante até 800 K , (2) liberado para se expandir isotermicamente até a pressão inicial, (3) contraído a pressão constante para Optado inicial. Supondo que as moléculas do gás nem giram nem oscilam, determine (a) a energia liquida transferida para o gás em forma de calor, (b) o trabalho liquicho realizađo pelo gás e (c) a eficiência do ciclo.
Resposta:
(a)
(b)
(c)
Resposta:
(a)
(b)
(c)
Passo 1
Resumindo o enunciado: temos
mol de um gás “diatômico” que não gira nem vibra, logo só tem 3 graus de liberdade (como se fosse monoatômico). O ciclo é:
- Aquecimento isocórico de
,K até ,K. - Expansão isotérmica a
,K retomando a pressão inicial . - Compressão isobárica a
até voltar a .
Precisamos de, e usar a equação de estado .
Passo 2
Como só há 3 graus de liberdade translacionais:
Passo 3
Etapa 1 (isocórica):
Passo 4
Etapa 2 (isotérmica a
,K):
A razão de volumes vem de , e
A razão de volumes vem de
O trabalho vale
e como é isotérmico,
,J.
Passo 5
O calor total absorvido (positivo) é
Passo 6
Para achar o trabalho líquido usamos
, assim
Ou diretamente
Logo
Passo 7
A eficiência é
Resposta
(a)
(b)
(c)
(b)
(c)